DE29823400U1

DE29823400U1 - Beheizbare Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung

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Publication number: DE29823400U1
Application number: DE29823400U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2008-07-14
Also published as: WO1999006885A1

Description

GR 97 G 2054

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Beschreibung

Beheizbare Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit einer steuerbaren Flüssigkristallschicht und einer passiven Flüssigkristallschicht, und insbesondere eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung für Kraftfahrzeuge .

Die Schaltzeiten von Flüssigkristallzellen einer Flüssigkristallanzeige (LCD) sind bei tiefen Temperaturen aufgrund der temperaturabhängigen Viskosität des Flüssigkristalls so groß, daß die Darstellung eines schnellen Informationswechsels nicht möglich ist. Dies ist für Anwendungen in Kraftfahrzeugen besonders nachteilig. Insbesondere sogenannte DSTN-Flüssigkristallanzeigen (double layer supertwisted nematic) reagieren bei tiefen Temperaturen sehr träge. Da ein DSTN-LCD aus zwei aufeinanderliegenden Einzelzellen besteht, liegt ein weiteres Problem darin, in den Flüssigkristallschichten der beiden Zellen eine annähernd gleiche Temperatur zu schaffen. Dies ist besonders schwierig zu erreichen, wenn die Erwärmung von einem beabstandeten Bauteil herrührt.

Es ist bekannt, eine Flüssigkristallanzeige mittels Drähten zu heizen. Solche Drähte sollen aber nicht in der Anzeigeeinrichtung sichtbar sein. Bei einer derartigen Drahtheizung ist es bekannt, die Heizdrähte in einigem Abstand hinter einer Streuscheibe anzuordnen. Dadurch verringert sich aber die Heizwirkung stark. Außerdem muß an der Anzeigeeinrichtung eine geeignete Halterung für den Heizdraht vorgesehen werden. Zusätzlich muß der Heizdraht an der Halterung befestigt und mit einer Energieversorgung versehen werden.

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Eine nematische Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtug ist aus der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 1-204024 (Patents Abstracts of Japan, P-959, 14. November 1989, Vol. 13/No. 505) bekannt. Zwischen den Substraten zweier Flüssigkristallzellen ist eine Temperaturkompensationsschicht zum Erwärmen oder Kühlen der Anzeigeeinrichtung angeordnet. Die Temperaturkompensationsschicht weist eine Struktur mit einem Hohlraum auf. Die transparenten Trägerschichten zwischen den Flüssigkristallschichten müssen auf den beiden großflächigen Seiten bearbeitet werden. Dabei ist es prozeßtechnisch sehr schwierig, Verunreinigungen auf einer der beiden Seiten zu vermeiden.

Aus der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 3-107123 (Patents Abstracts of Japan, P-1233, 31 July 1991, Vol. 15/No. 301) ist eine Plattenheizung zum Ausgleichen von Temperaturunterschieden einer Flüssigkristallzelle bekannt, die von einer Treiberschaltung erwärmt wird.

Aus der Patentschrift US 4,952,783 ist eine lichtdurchlässige, flexible Heizplatte bekannt, die hinter einer herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung befestigt wird. Es muß daher als Heizung ein zusätzliches Bauteil hergestellt und an der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung angebracht werden.

Die Patentschrift US 5,247,374 betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, bei der zwischen einer aktiven Flüssigkristallzelle und einer Kompensationsschicht ein Heizelement angeordnet wird. Das Heizelement besteht aus einem zusätzlichen Substrat, das beidseitig mit einem leitenden Film beschichtet ist. Durch den zusätzlichen Einbau des Heizelements erhöht sich der Fertigungsaufwand deutlich. Ferner wird eine Anzeigeeinrichtung beschrieben, bei der der leitende Film außen auf der aktiven oder passiven Flüssigkristallzelle ange-

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ordnet ist. Dadurch muß das Substrat der Flüssigkristallzelle von beiden Seiten bearbeitet werden. Beim Handhaben dieses Substrats muß eine Seite ergriffen werden, so daß eine Beschädigung der entsprechenden Oberfläche zu erwarten ist. 5

Aus der Offenlegungsschrift DE 34 38 756 Al ist eine TN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit einer Informationszelle und einer Absorptionszelle bekannt, die durch eine Trennplatte getrennt sind. Eine großflächige Steuerelektrode der Absorptionszelle kann als Heizelement eingesetzt werden. Die Anzeigeeinrichtung mit unterschiedlich dicken Flüssigkristallzellen und der dazwischenliegenden Trennschicht läßt sich nur sehr schwer herstellen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung zu schaffen, die bei tiefen Temperaturen eine günstige Temperaturabgabe an eine oder mehrere Flüssigkristallschichten bei minimalem Platzbedarf und einem einfachem Herstellungsprozeß bewirken kann.

Dieses Ziel wird mit einer DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung erreicht, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch Integration einer transparenten Heizschicht in die Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung erfolgt eine besonders gleichmäßige Temperaturabgabe an eine oder mehrere Flüssigkristallschichten, ohne die Kompaktheit der Anzeigeeinrichtung zu beeinträchtigen oder ein zusätzliches Bauteil zu schaffen.

Für den Herstellungsprozeß ist es vorteilhaft, daß die Heizschicht aus demselben Material wie die Steuerelektroden bestehen kann.

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Bei einer DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung ergibt sich eine besonders gleichmäßige Temperaturabgabe an beide Flüssigkristallschichten, wenn eine Heizschicht zwischen den beiden Flüssigkristallschichten eingebracht ist. Durch die unmittelbare Anbringung an der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung wird auch die entfernt liegende Flüssigkristallschicht ausreichend erwärmt.

Die transparente Heizschicht kann auf einer Seite einer ohnehin vorhandenen transparenten Trägerschicht unmittelbar aufgebracht sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 den schematischen Aufbau einer DSTN-Flüssigkristallanzeige mit einer Heizschicht, Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer DSTN-

Flüssigkristallanzeige mit einer Heizschicht, Figur 3 eine Seitenansicht der Flüssigkristallanzeige von Figur 2, und
Figur 4 eine flächige Kontaktierung der Heizschicht.

Figur 1 zeigt eine DSTN-Flüssigkristallanzeige mit einer steuerbaren oder aktiven Flüssigkristallschicht 1, die aus einer Vielzahl von Flüssigkristallmolekülen besteht, und eine passive Flüssigkristallschicht 5 auf, für die keine Elektroden vorgesehen sind.

Die steuerbare Flüssigkristallschicht 1 ist zwischen zwei transparenten Trägerschichten 3 eingebettet. Die transparenten Trägerschichten 3 sind Substrate aus Glas. Die zur Flüs-

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sigkristallschicht 1 zugewandten Seiten der transparenten Trägerschichten 3 sind von transparenten Elektroden 2, die mit einer Orientierungsschicht versehen sind, bedeckt. Die transparenten Elektroden 2 steuern die Flüssigkristallschicht 1 und bewirken somit eine Anzeige.

Die passive Flüssigkristallschicht 5 ist ebenfalls zwischen zwei Trägerschichten 3 eingebettet, wodurch sich in diesem Beispiel vier Trägerschichten 3 ergeben.

Die transparenten Trägerschichten 3, die die passive Flüssigkristallschicht 5 einbetten, weisen an ihren der Flüssigkristallschicht 5 zugewandten Seiten statt der transparenten Elektroden 2 lediglich eine Orientierungsschicht 7 auf. Die beiden äußeren transparenten Trägerschichten 3 weisen auf ihrer Außenseite jeweils eine Schicht mit einem Polarisator 6 auf.

Die Heizschicht 4 ist an der Trägerschicht 3 der passiven Flüssigkristallschicht 5 aufgebracht, die in Richtung der aktiven Flüssigkristallschicht 1 angeordnet ist. Dadurch kann sie eine relativ gleichmäßige Erwärmung beider Flüssigkristallschichten bewirken.

Aus fertigungstechnischer Sicht ist es besonders günstig, eine Heizschicht 4 auf der der passiven'Flüssigkristallschicht 5 zugewandten Seite der Trägerschicht 3 anzubringen, da in diesem Fall nur eine Seite der Trägerschicht behandelt werden muß. Besonders günstig ist es, die Heizschicht 4 zwischen der Trägerschicht 3 und der Orientierungsschicht 7 anzuordnen,· wie dies in Figur 1 dargestellt ist.

Als Heizschicht eignet sich ein Zinnoxid und insbesondere Indium-Zinnoxid (ITO).
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Durch die Integration der transparenten Heizschicht 4 in die Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung wird deren Baugröße kaum beeinflußt. Beim Einbau in ein Gehäuse müssen keine zusätzlichen Bauteile für eine Heizung angebracht werden. 5

Die Heizschicht 4 kann auch strukturiert werden, so daß die beiden elektrischen Anschlußkontakte (Heizschichtkontakte) für die Heizschicht 4 auf einer Seite der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung angebracht werden können. In diesem Fall muß durch einen Spalt oder ein geometrischen Muster oder eine besondere Aufteilung der Heizschicht in Zonen ein Kurzschluß vermieden werden.

Die Dicke einer Indium-Zinnoxid-Schicht kann zwischen 10 nm und 300 nm liegen, wobei ein Transmissionsgrad von mehr als 80% erreicht werden kann. Besonders geeignet für die Heizschicht ist ein Wert zwischen 50 nm und 150 nm. Bei einem Display mit einer Abmessung von 9 cm &khgr; 3 cm kann hiermit ein Widerstand der Heizschicht von 10 Ohm erzielt werden.

Bei tiefen Temperaturen, wie sie im Winter in Kraftfahrzeugen auftreten können, die im Freien abgestellt sind, wird an die Heizschicht 4 eine Spannung angelegt. Dadurch wird die Trägerschicht 3 und die Flüssigkristallschicht 1 erwärmt. Hat die Flüssigkristallschicht eine Temperatur von wenigstens 0°C erreicht, werden selbst bei Umgebungstemperaturen von -30°C Schaltzeiten erreicht, die die Darstellung von schnellen Bildwechseln erlauben, wie dies beispielsweise für die Anzeige einer Telefonnummerneingabe notwendig ist.

Zur Wärmeerzeugung ist ein Betriebsstrom für eine Heizschicht aus Indium-Zinnoxid im Bereich von 0,05A bis 0,2A pro Zentimeter Breite der Heizschicht 4 besonders geeignet.

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Figur 2 gibt die räumliche Form einer erfindungsgemäßen DSTN-Flüssigkristall-Anzeige wieder. Die mit der transparenten Heizschicht 4 und den transparenten Elektroden 2 versehenen transparenten Trägerschichten 3 ragen seitlich aus der Anzeigeeinrichtung hervor, um Kontaktflächen für Steuerkontakte der transparenten Elektroden 2 und für Heizschichtkontakte zu bilden.

Aus Figur 3 ist erkennbar, daß die Trägerschicht 3, die die Steuerelektroden für die aktive Flüssigkristallschicht 1 aufweist, und die Trägerschicht 3, die die Heizschicht 4 aufweist, jeweils seitlich hervorragen, um auf einfache Weise mit Kontakten versehen zu werden. Die mit der Heizschicht 4 versehene Trägerschicht 3 ragt umlaufend gegenüber der äußeren Trägerschicht für die passive Flüssigkristallschicht 5 hervor. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit eine besonders großflächige Kontaktierung für die Heizschicht herzustellen, über die Strom an die Heizschicht zugeführt und abgeführt werden kann. Die äußere Trägerschicht der steuerbaren Flüssigkristallschicht 1 springt an einer Seite nochmals gegenüber der inneren Trägerschicht der aktiven Flüssigkristallschicht 1 hervor. Es ergibt sich somit eine Art von Treppenprofil .

Figur 4 ist eine Draufsicht auf Figur 3. Es sind die Kontaktflächen 8 dargestellt, die zum Anlegen der Betriebsspannung dienen. Für die Kontaktierung wurden die gegenüberliegenden Seiten ausgewählt, die am längsten sind. Die Auswahl der Kontaktierungsseiten erfolgt in Abhängigkeit von der Geometrie der Heizfläche, die von der Heizschicht 4 bereitgestellt wird. Eine flächige Kontaktierung zwischen einer Energiezuführung und der Heizschicht 4 kann beispielsweise über einen Leitkleber, einem elektrisch leitenden Gummi der in der Offenlegungsschrift DE 31 37 864 Al beschriebenen Art, Metallklammern oder Metallstiften erfolgen.

Claims

GR 97 G 2054 Schutzansprüche

1. DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, die aufweist:

- eine steuerbare Flüssigkristallschicht (1) bestehend aus

einer Vielzahl von Flüssigkristallmolekülen, die zwischen zwei transparenten Trägerschichten (3) angeordnet ist,

- transparente Steuerelektroden (2) auf den der Flüssigkristallschicht (1) zugewandten Seiten der transparenten Trägerschichten (3), die die Flüssigkristallmoleküle steuern, - eine passive Flüssigkristallschicht (5), die parallel zur steuerbaren Flüssigkristallschicht (1) zwischen zwei transparenten Trägerschichten (3) angeordnet ist,

- eine transparente Heizschicht (4), die auf einer Seite einer transparenten Trägerschicht (3) angeordnet ist, die der passiven Flüssigkristallschicht (5) zugewandt ist.

2. DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschicht (4) aus demselben Material wie die Steuerelektroden besteht.

3. DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Heizschicht (4) auf derjenigen transparenten Trägerschicht (3) der passiven Flüssigkristallschicht (5) angeordnet ist, die der steuerbaren Flüssigkristallschicht (1) zugewandt ist.

4. DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschicht (4) aus Indium-Zinnoxid besteht.

5. DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschicht (4) eine Dicke zwischen 50 nm und 150 nm aufweist.

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6. DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschicht (4) zwischen der transparenten Trägerschicht (3) und einer Orientierungsschicht (7) angeordnet ist.

7. DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Heizschicht (4) versehene Trägerschicht (3) gegenüber der äußeren Trägerschicht für die passive Flüssigkristallschicht

(5) hervorragt.

8. DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Trägerschicht (3) der steuerbaren Flüssigkristallschicht

(1) gegenüber der inneren Trägerschicht der steuerbaren Flüssigkristallschicht (1) hervorspringt.

9. DSTN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschicht (4) gegenüber den Steuerelektroden (2) elektrisch isoliert ist.